JP7063205B2 - Stator winding structure - Google Patents
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Description
本発明は、固定子巻線構造に関する。詳しくは、回転機の固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小する構造に関する。 The present invention relates to a stator winding structure. More specifically, the present invention relates to a structure in which the coil end dimension of the stator winding of the rotary machine is reduced as compared with the conventional one.
特許文献1には、「セグメント導体のターン部の中央をねじって周方向に異なるスロットにセグメント導体を設置しているので、図24に示すように固定子コア300の軸方向両端側に突出する固定子巻線310の部分(以下、固定子コアから軸方向に突出している固定子巻線の部分を「コイルエンド」という。)の高さhが高く、固定子コア300から固定子巻線310が大きく突出するという問題がある。」と記載されている(段落0003)。
また、特許文献2には、「第3のコイルのコイルエンドが第1のコイルおよび第2のコイルのコイルエンドの一方または両方と重なるため、コイルエンドの突出高さ(回転軸方向の寸法)が大きくなるという問題点がある。コイルエンドの突出高さの増大は、回転電機の大型化や、損失の増加をもたらすため、好ましくない。」と記載されている(段落0005)。
In Patent Document 1, "Since the segment conductor is installed in different slots in the circumferential direction by twisting the center of the turn portion of the segment conductor, it projects to both ends in the axial direction of the stator core 300 as shown in FIG. 24. The height h of the portion of the stator winding 310 (hereinafter, the portion of the stator winding protruding in the axial direction from the stator core is referred to as "coil end") is high, and the stator winding is formed from the stator core 300. There is a problem that the 310 protrudes greatly. "(Paragraph 0003).
Further, in Patent Document 2, "because the coil end of the third coil overlaps with one or both of the coil ends of the first coil and the second coil, the protruding height of the coil end (dimension in the rotation axis direction). It is not preferable to increase the protruding height of the coil end because it causes an increase in the size of the rotary electric machine and an increase in loss. ”(Paragraph 0005).
従来では、特許文献1に記載される通り、コイルエンドの高さが高く、固定子コアから固定子巻線が大きく突出するという問題や、特許文献2に記載される通り、コイルエンドの突出高さ(回転軸方向の寸法)が大きくなるという問題があった。即ち、回転機の巻線は、極数が少なくコイルピッチが広い設計ほど、コイルエンドが大きくなってしまうという課題があった。
本発明は、上記課題を解決せんとするものであり、回転機の固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することを目的とする。
Conventionally, as described in Patent Document 1, the height of the coil end is high, and the stator winding protrudes greatly from the stator core. Also, as described in Patent Document 2, the protruding height of the coil end. There was a problem that the height (dimension in the direction of the rotation axis) became large. That is, there is a problem that the coil end of the winding of the rotating machine becomes larger as the number of poles is smaller and the coil pitch is wider.
The present invention is intended to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the coil end size of the stator winding of a rotating machine as compared with the conventional one.
上記課題を解決する本発明の請求項1に係る固定子巻線構造は、回転機の固定子鉄心に巻嵌めされる丸線或いは平角線コイルよりなる固定子巻線構造において、各相の巻線は毎極毎相のスロット数毎に同心に巻かれた前記巻線を各スロットに異なる2つの前記巻線の束が入るように配置し、前記巻線の渡り部が干渉しないように成形した前記巻線を、前記固定子鉄心に設けられた前記巻線を嵌める前記スロットの深さが2種類以上ある前記固定子鉄心に嵌めたことを特徴とする。 The stator winding structure according to claim 1 of the present invention, which solves the above-mentioned problems, is a stator winding structure composed of a round wire or a flat wire coil wound around a stator core of a rotating machine, in which each phase is wound. The wire is formed so that the windings wound concentrically for each pole and the number of slots of each phase are arranged so that two different bundles of the windings are inserted in each slot so that the crossing portion of the windings does not interfere with each other. The winding is fitted into the stator core having two or more depths of the slot into which the winding provided in the stator core is fitted.
上記課題を解決する本発明の請求項2に係る固定子巻線構造は、前記固定子鉄心は、複数の積層鋼板から構成され、中心部の前記積層鋼板のスロット深さに対して、軸方向端部に配置された前記積層鋼板のスロット深さが深くなっていることを特徴とする。 In the stator winding structure according to claim 2 of the present invention, which solves the above problems, the stator core is composed of a plurality of laminated steel plates, and is axially oriented with respect to the slot depth of the laminated steel plate at the center. The laminated steel plate arranged at the end is characterized in that the slot depth is deep.
本発明では、コイルエンド渡り部を上口コイルと下口コイルの間に形成された空間に配置することができるので、極数が小さく渡り長が長くなってしまうコイルでも、コイルエンドの高さを低減することができる。つまり、固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することができるという効果を奏する。 In the present invention, since the coil end crossover portion can be arranged in the space formed between the upper port coil and the lower port coil, the height of the coil end is high even for a coil having a small number of poles and a long crossover length. Can be reduced. That is, the effect is that the coil end dimension of the stator winding can be reduced as compared with the conventional case.
以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the examples shown in the drawings.
本発明の第1の実施例に係る固定子巻線構造を図1A~図1Gに示す。
本実施例は、丸線よりなるコイル(巻線)の例である。
The stator winding structure according to the first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1A to 1G.
This embodiment is an example of a coil (winding) made of a round wire.
即ち、図1Aに示すように、固定子鉄心10は中心部に配置された積層鋼板10Bと、軸方向両端に配置された積層鋼板10A,10Aとから構成され、これら積層鋼板10A,10B,10Aのスロットには、丸線よりなる三相コイル20U,20V,20Wが巻嵌められている。
That is, as shown in FIG. 1A, the
ここで、固定子巻線構造を軸方向に切断した図1Bに示すように、中心部の積層鋼板10Bは通常のスロット深さを有するのに対して、軸方向両端に配置された積層鋼板10Aはスロット深さが積層鋼板10Bよりも深くなっている。
即ち、固定子鉄心10は、巻線である丸線コイルを嵌めるスロットの深さが、軸方向沿って、一端部では深く、中央部では浅く、他端部では深いという3種類の深さとなっている。
Here, as shown in FIG. 1B in which the stator winding structure is cut in the axial direction, the laminated
That is, the
なお、図1Aでは、三相コイル20U,20V,20Wを概略的に示したが、図1Cでは個別的に示した。また、図1Aにおいて、三相コイル20U,20V,20Wを視覚的に識別容易とするために、三相コイル20Vには点々を付し、三相コイル20Wにはグレーを付したが、実際にはこのような表示がなされるわけではない。
ここで、三相コイル20U,20V,20Wの内、ー相分のコイルについては、毎極毎相のスロット数qに等しい種類だけ用意する。
Although the three-
Here, among the three-
即ち、総スロット数をS、極数をp、相数をmとすると、q=S/(m・p)が成り立つ。
図1の場合、総スロット数が36、極数が4、相数が3であるから、q=36/(3・4)=3より、3種類のコイルを用意する。
That is, if the total number of slots is S, the number of poles is p, and the number of phases is m, q = S / (m · p) holds.
In the case of FIG. 1, since the total number of slots is 36, the number of poles is 4, and the number of phases is 3, three types of coils are prepared from q = 36 / (3.4) = 3.
三相コイル20U,20V,20Wの内の一つである三相コイル20Uを軸方向から見ると、図1Fに示すように、重なり合っているが、図1Gに示すように内径側から見ると、3種類の異なる形状のコイルであることが判る。
図1A~図1Gに示すように、各々の、三相コイル20U,20V,20Wは積層鋼板10Aのスロット内部で外径側に広がるように曲げられ、3種類のコイルは同心上に巻かれる。分布巻の中でも同心巻と呼ばれる。さらに、三相コイル20U,20V,20Wを簡易的に横方向に配置した図1Cに示すように、各スロットには、異なる二つの巻線の束が配置されている。即ち、2層巻となっている。
When the three-
As shown in FIGS. 1A to 1G, each of the three-
そのため、スロットの開口部側に位置する上口コイルとスロットの底部側に位置する下口コイルの間に空間を設け、その空間を利用してコイルエンド渡り部が干渉せずに配置できる。 Therefore, a space is provided between the upper port coil located on the opening side of the slot and the lower port coil located on the bottom side of the slot, and the space can be used to arrange the coil end crossing portion without interfering with each other.
以上、実施例に基づいて具体的に説明した通り、本実施例の固定子巻線構造によれば、通常のスロット深さの鋼板(積層鋼板10B)とスロット深さを深くした鋼板(積層鋼板10A)を積層し、スロットの深い積層鋼板10Aのスロット内部で三相コイル20U,20V,20Wを曲げてコイルエンド側に引き出したので、上口コイルと下口コイルの間に空間を設けることができ、その空間を利用してコイルエンド渡り部が干渉せずに配置できる。
As described above in detail based on the embodiment, according to the stator winding structure of the present embodiment, a steel plate having a normal slot depth (laminated
即ち、本発明では、コイルエンド渡り部を上口コイルと下口コイルの間に形成された空間に配置することができるので、極数が小さく渡り長が長くなってしまうコイルでも、コイルエンドの高さを低減することができる。つまり、固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することができるという効果を奏する。 That is, in the present invention, since the coil end crossover portion can be arranged in the space formed between the upper port coil and the lower port coil, even a coil having a small number of poles and a long crossover length can be used as a coil end. The height can be reduced. That is, the effect is that the coil end dimension of the stator winding can be reduced as compared with the conventional case.
なお、本実施例では、スロットの深さが3種類の深さとなっているが、軸方向に沿って、一端部では深く、中央部では浅く、他端部では浅いという2種類の深さとしても良い。このよう2種類の深さとしても、片端側におけるコイルエンドの高さを低減することができるという効果を奏する。 In this embodiment, the depths of the slots are three types of depths, but along the axial direction, there are two types of depths: deep at one end, shallow at the center, and shallow at the other end. Is also good. Even with these two depths, the height of the coil end on one end side can be reduced.
本発明の第2の実施例に係る固定子巻線構造を図2A~図2Gに示す。
本実施例は、平角線よりなるコイル(巻線)の例である。即ち、実施例1の丸線よりなる三相コイル20U,20V,20Wに代えて、平角線よりなる三相コイル30U,30V,30Wを用いたものであり、その他の構成は、前述した実施例1と同様である。
The stator winding structure according to the second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 2A to 2G.
This embodiment is an example of a coil (winding) made of a flat wire. That is, instead of the three-
即ち、図2Aに示すように、固定子鉄心10は中心部に配置された積層鋼板10Bと、軸方向両端に配置された積層鋼板10A,10Aとから構成され、これら積層鋼板10A,10B,10Aのスロットには、平角線よりなる三相コイル30U,30V,30Wが巻嵌められている。
ここで、固定子巻線構造を軸方向に切断した図2Bに示すように、中心部の積層鋼板10Bは通常のスロット深さを有するのに対して、軸方向両端に配置された積層鋼板10Aはスロット深さが積層鋼板10Bよりも深くなっている。
That is, as shown in FIG. 2A, the
Here, as shown in FIG. 2B in which the stator winding structure is cut in the axial direction, the
即ち、固定子鉄心10は、巻線である平角線コイルを嵌めるスロットの深さが、軸方向に沿って、深い、浅い、深いという3種類以上となっている。
なお、図2Aでは、三相コイル30U,30V,30Wを概略的に示したが、図2Cでは個別的に示した。また、図2Aにおいて、三相コイル30U,30V,30Wを視覚的に識別容易とするために、三相コイル30Vには点々を付し、三相コイル30Wにはグレーを付したが、実際にはこのような表示がなされるわけではない。
That is, the
Although the three-
ここで、三相コイル30U,30V,30Wの内、ー相分のコイルについては、毎極毎相のスロット数qに等しい種類だけ用意する。
即ち、総スロット数をS、極数をp、相数をmとすると、q=S/(m・p)が成り立つ。
図2の場合、総スロット数が36、極数が4、相数が3であるから、q=36/(3・4)=3より、3種類のコイルを用意する。
Here, among the three-
That is, if the total number of slots is S, the number of poles is p, and the number of phases is m, q = S / (m · p) holds.
In the case of FIG. 2, since the total number of slots is 36, the number of poles is 4, and the number of phases is 3, three types of coils are prepared from q = 36 / (3.4) = 3.
三相コイル30U,30V,30Wの内の一つである三相コイル30Uを軸方向から見ると、図2Fに示すように、重なり合っているが、図2Gに示すように内径側から見ると、3種類の異なる形状のコイルであることが判る。
図2A~図2Gに示すように、各々の、三相コイル30U,30V,30Wは積層鋼板10Aのスロット内部で外径側に広がるように曲げられ、3種類のコイルは同心上に巻かれる。分布巻の中でも同心巻と呼ばれる。さらに、三相コイル30U,30V,30Wを簡易的に横方向に配置した図2Cに示すように、各スロットには、異なる二つの巻線の束が配置されている。即ち、2層巻となっている。
When the three-
As shown in FIGS. 2A to 2G, each of the three -
そのため、スロットの開口部側に位置する上口コイルとスロットの底部側に位置する下口コイルの間に空間を設け、その空間を利用してコイルエンド渡り部が干渉せずに配置できる。 Therefore, a space is provided between the upper port coil located on the opening side of the slot and the lower port coil located on the bottom side of the slot, and the space can be used to arrange the coil end crossing portion without interfering with each other.
以上、実施例に基づいて具体的に説明した通り、本実施例の固定子巻線構造によれば、通常のスロット深さの鋼板(積層鋼板10B)とスロット深さを深くした鋼板(積層鋼板10A)を積層し、スロットの深い積層鋼板10Aのスロット内部で三相コイル30U,30V,30Wを曲げてコイルエンド側に引き出したので、上口コイルと下口コイルの間に空間を設けることができ、その空間を利用してコイルエンド渡り部が干渉せずに配置できる。
As described above in detail based on the embodiment, according to the stator winding structure of the present embodiment, a steel plate having a normal slot depth (laminated
即ち、本発明では、コイルエンド渡り部を上口コイルと下口コイルの間に形成された空間に配置することができるので、極数が小さく渡り長が長くなってしまうコイルでも、コイルエンドの高さを低減することができる。つまり、固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することができるという効果を奏する。 That is, in the present invention, since the coil end crossover portion can be arranged in the space formed between the upper port coil and the lower port coil, even a coil having a small number of poles and a long crossover length can be used as a coil end. The height can be reduced. That is, the effect is that the coil end dimension of the stator winding can be reduced as compared with the conventional case.
なお、本実施例では、スロットの深さが3種類となっているが、軸方向に沿って、一端部では深く、中央部では浅く、他端部では浅いという2種類の深さとしても良い。このよう2種類の深さとしても、片端側におけるコイルエンドの高さを低減することができるという効果を奏する。 In this embodiment, the depths of the slots are three types, but two types of depths may be used along the axial direction: deep at one end, shallow at the center, and shallow at the other end. .. Even with these two depths, the height of the coil end on one end side can be reduced.
本発明は、固定子巻線構造として、産業上広く利用可能なものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is industrially widely available as a stator winding structure.
10 固定子鉄心
10A,10B 積層鋼板
20U,20V,20W 丸線よりなる三相コイル
30U,30V,30W 平角線よりなる三相コイル
10
Claims (1)
前記固定子鉄心は、複数の積層鋼板から構成され、中心部の当該積層鋼板のスロット深さに対して、軸方向端部の当該積層鋼板のスロット深さが深くなっており、
前記巻線は、前記軸方向端部のスロット内部で外径側に広がるように曲げられてコイルエンド側に引き出され、
一相分のコイルは、以下の式に基づいて定められる前記毎極毎相のスロット数qと等しい種類数とすることを特徴とする固定子巻線構造。
q=S/(m・p)
q:毎極毎相のスロット数
S:総スロット数
p:極数
m:相数 In a stator winding structure consisting of a round wire or a flat wire coil wound around the stator core of a rotating machine, the winding of each phase is the winding wound concentrically for each pole and the number of slots of each phase. A slot in which the windings provided in the stator core are fitted into the windings, which are arranged so that two different bundles of the windings are inserted in each slot and molded so that the crossing portion of the windings does not interfere with each other. Fit into the stator core with two or more depths ,
The stator core is composed of a plurality of laminated steel plates, and the slot depth of the laminated steel plate at the axial end is deeper than the slot depth of the laminated steel plate at the center.
The winding is bent so as to spread toward the outer diameter side inside the slot at the axial end portion, and is pulled out toward the coil end side.
The stator winding structure is characterized in that the coil for one phase has the same number of types as the number of slots q for each pole and each phase, which is determined based on the following equation .
q = S / (m · p)
q: Number of slots for each pole and each phase
S: Total number of slots
p: Number of poles
m: number of phases
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